紅外吸收型CO2氣體濃度測量技術(shù)研究.pdf

1、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的同時也帶來了對自然環(huán)境的影響，其中為首的就是以CO2氣體為主的溫室氣體的產(chǎn)生。這不但會加劇溫室效應(yīng)，更重要的是會危害人類的健康。因此，對室內(nèi)CO2氣體濃度進(jìn)行測量很有必要。
　　本文介紹了氣體分子的紅外選擇吸收理論和Lambert-Beer定律，采用電調(diào)制非分光測量結(jié)構(gòu)，設(shè)計了CO2氣體濃度測量裝置的硬件電路和軟件程序，并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對CO2氣體濃度進(jìn)行計算。采用RS485通信，PC基于LabWindows/CV

2、I編程實現(xiàn)了測量結(jié)果的實時顯示和存儲。CO2氣體濃度測量裝置由+5V供電，采用具有內(nèi)部 A/D轉(zhuǎn)換模塊的PIC16F886單片機(jī)作為微控制器，具有低功耗、高穩(wěn)定性等特點；由單片機(jī)輸出脈沖波控制實現(xiàn)紅外光源的調(diào)制，能克服機(jī)械調(diào)制的缺點，大大提高了光源的穩(wěn)定性和壽命；考慮到溫度對吸收系數(shù)的影響，將溫度信號與紅外探測器輸出的兩路信號(參考通道信號和測量通道信號)一起作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層。由于單片機(jī)運(yùn)算速度及存儲空間限制，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練

3、學(xué)習(xí)過程在PC中由Matlab軟件來完成。在得到BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)后，將其下載到單片機(jī)中，實現(xiàn)測量時用訓(xùn)練好的BP網(wǎng)絡(luò)計算CO2氣體濃度。這一方法在保證了CO2氣體濃度測量準(zhǔn)確度的前提下，降低了裝置的成本。實驗時利用德國較為先進(jìn)的CO2氣體濃度測量儀器Model-400進(jìn)行比對，結(jié)果表明，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練出的“三輸入-單輸出”結(jié)構(gòu)來計算CO2氣體濃度，能夠有效地降低環(huán)境溫度對測量結(jié)果造成的影響，減小測量誤差，保證測量精度，整個裝置